WO1998035399A1 - Pile a combustible et procede permettant de monter un revetement interieur sur la rampe a gaz de la pile a combustible - Google Patents

Description

明細書

燃料電池及び燃料電池のガスマ二ホール ドへのライ ニ ング取 り 付け方法

[技術分野 ]

本発明は、 燃料電池に係 り 、 特に、 ガスマ二ホール ドの リ ン酸腐食を防止すべく 改良を施した燃料電池に関する も ので ある。

[背景技術 ]

燃料電池は、 天然ガスゃメ タ ンガス等の炭化水素系燃料を 改質して得られた水素と酸化剤である空気と を燃料電池本体 内に供給し、 リ ン酸液等の電解質を介 して電気化学的反応を 行 う こ と によ り 電気工ネルギ一を発生させる ものであ り 、 上 記の発電機能を有する単電池が複数個積層 された積層体構造 (セルス タ ッ ク構造） を成 してレ、る。

図 1 は、 従来から用いられている燃料電池のセルス タ ック 構造を示す分解斜視図である。 すなわち、 燃料電池本体の単 電池 1 は、 電解質を保持したマ ト リ ッ ク ス層 2 の一面側に、 図中矢印 Λ方向に水素が供給される燃料極 3 を配設 し、 他面 側に、 図中矢印 B方向に空気が供給される空気極 4 を配設し、 その燃料極 3 及び空気極 4 にそれぞれ溝付き電極基材 5 、 6 を積層 し、 その溝付き電極基材 5 、 6 のいずれか一方にセパ レータ 7 を積層する こ と によ り構成されている。 そ して、 こ の単電池 1 が複数個積層 される毎に冷却板 8 が挿入されて一 つのサブス タ ッ ク 9 が構成され、 このサブス タ ッ ク 9 を多数 個積層 してセルスタ ック 1 0 が構成されている。 また、 前記セルスタ ック 1 0 の最上部と最下部には、 それ ぞれ締め付け板 1 1 が取付け られ、 セルス タ ッ ク 1 0 と上下 締め付け板 1 1 とは、 タイ ロ ッ ド 1 2 によ り 締め付け られ、 電池積層体 1 3 と して一体化されている。

さ らに、 上記のよ う に構成された電池積層体 1 3 の 4側面 には、 図 2 に示すよ う に、 燃料ガス と空気とが互いに直交す る方向に流通する よ う に、 一対の燃料ガスマ二ホール ド 1 5 a 、 1 5 b 、 及び一対の空気ガスマ二ホール ド 1 6 a 、 1 6 b がそれぞれ対向する位置に取付け られている。

また、 前記電池積層体 1 3 と各ガスマ二ホール ド 1 5 a 、 1 5 b 、 1 6 a , 1 6 b と の当接面には、 空気や燃料ガスの 漏洩による発電効率の低下等の問題の発生を未然に防ぐため に、 ガスケ ッ ト 1 8 が設け られている。

と こ ろで、 前記ガスマニホ一ル ド 1 5 a 、 1 6 a にそれぞ れ燃料と空気が供給される と 、 セルス タ ッ ク 1 0 を構成する 単電池 1 のマ ト リ ッ ク ス層 2や溝付き電極材 5 、 6 に含浸さ れている リ ン酸の一部が、 燃料ガスや空気の流れの中に拡散 し、 リ ン酸蒸気の状態でセルスタ ッ ク外 （すなわち、 ガスマ ニホ一ル ド内） に排出 される。

しカゝし、 ガスマ二ホール ドの温度はセルスタ ック 温度よ り も若干低いため、 ガスマ二ホール ド内に排出 された リ ン酸蒸 気の一部は凝縮し、 ガスマ二ホール ドの内壁に付着する。 こ のよ う に、 リ ン酸を含んだ燃料ガス と空気が金属製ガスマ二 ホール ドの内部に直接接触する と 、 高温状態においては金属 製ガスマ二ホール ドは激しく 浸食され、 すぐに孔があく おそ れがあった。

この よ う な欠点を解消すべく 、 リ ン酸からガスマ二ホール ドを保護する方法と して、 U S P — 4 9 5 0 5 6 3 号に示さ れたよ う なフ ッ素系樹脂をガスマニホ一ル ドの内面にコーテ ィ ングする方法が用いられている。

しか しなが ら、 フ ッ素系樹脂をガスマ二ホール ドの内面に コーティ ングする方法には、 以下に述べる よ う な問題点があ り 、 ガスマ二ホール ドの リ ン酸腐食を完全に防止する こ と は 困難であつた。

すなわち、 フ ッ素系樹脂をガスマ二ホール ドの内面にコ一 ティ ングする方法では、 ピンホールからの リ ン酸の侵入とい う 問題や、 樹脂コーテ ィ ングの線膨脹係数がガスマニホ一ル ドの 1 0倍程度もあるため、 起動停止や負荷変動に依る温度 変化の繰り 返しで、 樹脂コーテ ィ ングの密着不良が生じ、 コ 一ティ ングが剥離する と いつた問題があった。

また、 コーティ ングは比較的塗膜が薄いため、 リ ン酸が浸 透 しやすく 、 母材を腐食させて しま う といった問題を有 して お り 、 信頼性にも欠けていた。 さ らに、 コーテ ィ ングの信頼 性をあげるためには、 塗膜の厚さ を増す必要があ り 、 加熱 · 塗布 · 冷却工程を多数回繰り 返さ なければな らず、 加工時問 と加工工数が嵩むこ と と なっていた。 さ らに、 コーテ ィ ング の処理工程は、 ガスマ二ホール ドの製作工程と シリ ーズにな つているため、 ェ期短縮の阻害要因と もなつていた。

また、 燃料電池の運転中に万一コーティ ングが破れ、 剥離 等の異常が生じた場合、 短時間にこれを検出する こ とができ ず、 ガスマ二ホール ドの腐食や電気絶縁不良に発展する恐れ があった。

本発明の第 1 の目的は、 耐リ ン酸性及び電気絶縁性に優れ、 長期的に十分な耐腐食性を有する燃料電池を提供する こ と に ある。

また、 第 2の 目的は、 内張 り したラ イ ニ ングの破損を防止 した燃料電池を提供する こ と にある。

第 3 の 目的は、 内張り したライ ニングの健全性を確認する 手段を備えた燃料電池を提供する こ と にある。

第 4 の目的は、 信頼性の高い、 燃料電池のガスマ二ホール ドへの ライ ニング取 り 付け方法を提供する こ と にある。

[発明の開示]

上記の目的を達成するために、 請求項 1 に記載の燃料電池 は、 燃料電池を構成する電池積層体の側面に配設される ガス マ二ホール ドの内面に、 耐リ ン酸性樹脂シ一 卜 を前記ガスマ 二ホール ドの内面形状に合わせて成形加工したライ ユングを ルーズに取 り 付け、 このライ ニングは、 予め、 前記燃料電池 運転時における ほぼ熱膨張分、 前記ガスマニホ一ル ドの内面 形状よ り 小さ く 成形されているこ とを特徴とするものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 1 に記載の発明によれば、 ガスマユホール ドの内面全体を、 その形状に合わせて成形加 ェ した耐リ ン酸性樹脂シ一 トから成る ライ ニングで被覆する こ とができ るので、 金属製ガスマ二ホール ド母材の リ ン酸腐 食を防ぐこ とができ る。 また、 予めライ ニングをガスマ -ホ 一ル ドの内面形状に合わせて成形加工 しておく こ と ができ る ので、 ガスマ二ホール ドとは別工程でライニングを製作でき、 ェ期の短縮を図る こ とが可能と なる。

また、 ガスマ二ホール ド内部の温度が上昇してライニング が膨張 した場合であっても、 ライ ニングはガスマ二ホール ド の大き さ · 形状に合致するので、 ライ ニングに亀裂を生じ さ せる よ う な負荷がかかる こ と を防止する こ と ができ る。

請求項 2 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニ ン グを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 トが、 P F A (四 フ ツイ匕エチ レ ン · ノヽ。ーフノレオロ アルコ キ シェチ レ ン共重合） 樹脂シー ト 、 或いは、 F E P (四フ ッ化工チ レン . 六フ ッ化プロ ピ レン共重合） 樹脂シー トである こ と を特徴 とする ものである。

また、 請求項 3 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電 池において、 前記ライニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 卜が、 P T F E (四フ ッ化工チ レン） 樹脂シ一 トである こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 または請求項 3 に記載 の発明によれば、 リ ン酸の透過量が少なく 、 耐熱温度及び機 械的強度に優れたライニングを形成する こ とができ る。

請求項 4 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トに、 雌ホ ッ ク あるいは雄ホ ッ クのいずれかを取 り 付け、 また、 ガ スマニホール ド内面の所定の位置に、 前記ライ ニ ングに取 り 付けられたホ ッ ク と係合する雄ホ ッ ク あるいは雌ホ ッ ク を取 り 付けたこ と を特徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 4 に記載の発明によれば、 簡単な固定手段によ り 、 ライ ニングをガスマニホ一ル ドに着 脱可能に支持する こ とができ る。

請求項 5 に記載の発明は、 請求項 4 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トに穴 あきパッチを取 り付け、 前記シ一 ト と ノ、。ツチと の間に雌ホ ッ ク あるいは雄ホ ックのいずれかを移動可能に取付けたこ と を 特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 5 に記載の発明によれば、 ライ ニングをガスマ二ホール ドにルーズに取り 付ける こ とが でき るので、 ライ ニングと ガスマ二ホール ドの熱膨脹差を吸 収する こ と ができ る。

請求項 6 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トの厚 さ を、 0 . l m n！〜 l m mと したこ と を特徴とする ものであ る。

上記のよ う な構成を有する請求項 6 に記載の発明によれば、 リ ン酸の透過量を低減し、 優れた機械的強度及び電気絶緣性 を維持 したライ ニングを形成する こ とができ る。

請求項 7 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の コ —ナ部の接合代を、 1 m m〜 1 0 m mと したこ と を特徴とす る ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 7 に記載の発明によれば、 ライ ニングの接合部の強度を向上させる こ と ができ る。 請求項 8 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トのコ —ナ部を、 該樹脂シー ト の融点温度以上に加熱圧着する こ と によ り 接合 したこ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 8 に記載の発明によれば、 融点温度以上に加熱圧着する こ と によ り 、 2枚のシー ト間の 分子同士が十分に絡み合 う ため、 ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トのコーナ部が完全に接合される。

請求項 9 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト の接 合部を、 ィ ンパルス ウエル ドによ り接合したこ と を特徴とす る ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 9 に記載の発明によれば、 ライ ニングを構成する耐 リ ン酸性樹脂シ一 ト の接合部を短時 問で接合でき、 仕上が り 状態も美 しく 、 接合強度のバラツキ が少な く 、 安定した接合が可能と なる。 また、 比較的幅広い 加熱温度、 加熱時間、 加熱時の圧縮面圧等の条件で接合する こ とができ る。

請求項 1 0 に記載の発明は、 請求項 9 に記載の燃料電池に おいて、 前記イ ンパルスゥェル ドの接合時の加熱温度範囲を、 ラ イ ニ ングを構成する耐 リ ン酸性樹脂シ一 ト の融点温度から 4 0 0 °Cまでと したこ と を特徴とする ものである。

また、 請求項 1 1 に記載の発明は、 請求項 9 に記載の燃料 電池において、 前記ィ ンパルス ゥ ル ドの接合時の加熱時間 を、 5秒〜 3 0 0秒と したこ と を特徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 1 0 あるいは請求項 1 1 に記載の発明によれば、 ィ ンパルス ゥ エル ドの接合条件を適 切に設定する こ と によ り 、 確実な接合が可能と なるので、 ラ イ ニングの強度を向上させる こ と ができ る。

請求項 1 2 に記載の発明は、 請求項 9 に記載の燃料電池に おいて、 前記イ ンパルス ウエル ドの接合時に、 ライ ニングを 構成する耐リ ン酸性樹脂シー トの接合面間に、 0 . 0 1 〜 0 . 0 4 m m厚さの P F A (四フ ッ化工チレン · パ一フルォロ ア ルコキシエチレン共重合） フ ィ ルムを挟んで接合する こ と を 特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 1 2 に記載の発明によれ ば、 加熱溶融された薄厚の P F A フ ィ ルムが接着剤と して機 能するため、 イ ンパルス ウエル ドによ る接合強度を増加させ る こ と ができ る。

請求項 1 3 に記載の発明は、 請求項 9 に記載の燃料電池に おいて、 前記イ ンパルスゥヱル ドの接合時の圧縮面圧を、 0 . 0 5 〜 0 . 2 M P a と したこ と を特徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 1 3 に記載の発明によれ ば、 2枚のシー ト間の分子同士が十分に絡み合 う ため、 ライ ユングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トを完全に接合する こ と ができ る。

請求項 1 4 に記載の発明は、 請求項 9 に記載の燃料電池に おいて、 前記イ ンパルス ウ エ ル ドの接合時の冷却温度を、 ラ イ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 トのガラス転位温度 以下と したこ と を特徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 1 4 に記載の発明によれ ば、 ガラス転位温度以下に冷却する こ と によ り 固化の状態が 確立されるので、 ラ イ ニ ングの接合強度の向上を図る こ とが でき る。

請求項 1 5 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池に おいて、 前記ライ ニングと ガスマ二ホ一ル ドの間の圧力を監 視する こ と ができ る圧力監視手段を設けたこ と を特徴とする ものである。

上記の よ う な構成を有する請求項 1 5 に記載の発明によれ ば、 ライ ニングの健全性を監視する こ とができ る。

請求項 1 6 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池に おいて、 前記ラ イ ニ ングが、 耐リ ン酸性樹脂シー ト の四隅コ ーナ一接合部の切欠部を 1 3 8 ± 3度の角度に切断し、 前記 切欠部を対向圧着接合した後、 鍔付き箱状に形成されている こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 1 6 に記載の発明によれ ば、 ガスマユホール ドの四隅部及び鍔部の形状に合致したラ イ ニングを形成する こ と ができ る。

請求項 1 7 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池に おいて、 前記ガスマユホール ドのガス給排用フ ラ ンジ部に、 フ ランジカバーを取り 付けたこ と を特徴とする ものである。 請求項 1 8 に記載の発明は、 請求項 1 7 に記載の燃料電池 において、 前記フ ラ ンジカバーが、 前記ライ ニング用耐 リ ン 酸性樹脂シー 卜の底面と加熱圧着によ り接合されている こ と を特徴とする ものである。 請求項 1 9 に記載の発明は、 請求項 1 7 に記載の燃料電池 において、 前記フ ラ ンジカバ一は、 リ ング状に形成 した前記 ライ ニ ング用耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の開口側端部を押圧成形 したものである こ と を特徴とする ものである。

請求項 2 0 に記載の発明は、 請求項 1 7 に記載の燃料電池 において、 前記フ ラ ンジカバーが、 P F A (四 フ ッ化工チ レ ン · パーフルォロ アルコキシエチ レン共重合） 樹脂シ一 ト か ら構成されている こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 1 7 乃至請求項 2 0 に記 載の発明によれば、 ガスマ二ホール ドのフラ ンジ部にも フラ ンジカバーを取 り付ける こ と によ り 、 フラ ンジ部における リ ン酸腐食を防止する こ と ができ る。

請求項 2 1 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングが、 燃料側ガスマニホ一ル ドによ り形 成される内部空間を区画するデバイ ダ一部分にも取 り付け ら れている こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 1 に記載の発明によれ ば、 燃料側ガスマニホ一ル ドのデバイ ダ一部分も ライ ニング で被覆される ので、 燃料側ガスマ二ホール ドの リ ン酸腐食を よ り 完全に防止する こ と ができ る。

請求項 2 2 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電池にお いて、 前記耐リ ン酸性樹脂シー トの外周辺部が、 ガスマ二ホ ー ル ドの周辺部の鍔部に沿つて折 り 曲げられ、 ガスマユホー ル ド鍔部と共にク ラ ンプで挟み込み固定されている こ と を特 徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 2 2 に記載の発明によれ ば、 ガスマニホ一ル ドの周辺端部をも、 耐 リ ン酸性樹脂シ一 トから成る ライ ニングで完全に被覆する こ とができ るので、 金属製ガスマ二ホール ド母材の リ ン酸腐食をよ り 効果的に防 止する こ と ができ る。

請求項 2 3 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性榭脂シ一トの厚 さ を、 電池積層体の側面に配設される各ガスマ二ホール ドに おける リ ン酸排出量に基づいて変化させたこ と を特徴とする ものである。

また、 請求項 2 4 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電 池において、 空気供給側ガスマ二ホール ドを内張り する ライ ニングの厚さ を、 他の部分を内張 りする ライ ニングの厚さ よ り 薄く したこ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 3 及び請求項 2 4 に記 載の発明によれば、 電池積層体の側面に配設される各ガスマ 二ホール ドにおける リ ン酸排出量に基づいて、 樹脂シ一 トの 厚さ を変化させる こ と によ り 、 合理的且つ確実に リ ン酸の透 過を防止する こ と ができ る。

請求項 2 5 に記載の発明は、 請求項 1 に記載の燃料電池に おいて、 前記ガスマ二ホール ドの少な く と も内面に耐熱塗料 を塗布 したこ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 5 に記載の発明によれ ば、 ガスマニホ一ル ドの少な く と も内面に耐熱塗料を塗布す る こ と によ り 、 ライ ニングと金属製ガスマ -ホール ドと の接 触面がよ り 滑らかと なる。

請求項 2 6 に記載の発明は、 請求項 1 5 に記載の燃料電池 において、 前記圧力監視手段は、 ガスマ二ホール ドに設け ら れた圧力測定用プラ グを介 して一側端開口が接続される圧力 引 き出 しチューブの他側端開 口が水中に挿入されて成る こ と を特徴とする ものである。

また、 請求項 2 7 に記載の発明は、 請求項 2 6 に記載の燃 料電池において、 前記圧力引き出 しチューブの前記他側端 !！ 口 が大気中に開放された状態で U字形状配置部を形成し、 少 な く と も この U字形状配置部内には水を充填 したこ と を特徴 とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 6及び請求項 2 7 に記 載の発明によれば、 ライ ニングの健全性を監視する こ と がで き る。

請求項 2 8 に記載の発明は、 請求項 1 5 記載の燃料電池に おいて、 前記圧力監視手段が、 ガスマ二ホール ドに設け られ た圧力測定用プラ グを介 して一側端開 口が接続される圧力引 き 出 しチューブの他側端開 口 に、 圧力計を接続して成る こ と を特徴とする ものである。

また、 請求項 2 9 に記載の発明は、 請求項 1 5 記載の燃料 電池において、 前記圧力監視手段が、 ガスマユホール ドに設 け られた圧力測定用プラ グを介して一側端開 口が接続される 圧力引 き出 しチューブの他側端開 口 に、 流量計を接続して成 る こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 2 8及び請求項 2 9 に記 載の発明によれば、 ライ ニン グの健全性を常時自動監視する こ とができ る。

請求項 3 0 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トのガ スマニホール ド側面被覆部を延長 し、 隣接するガスマ二ホー ル ドの ライ ニング端部と接合 して、 電池積層体コーナ一部を 被覆したこ と を特徴とする も のである。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 0 に記載の発明によれ ば、 電池積層体からの可燃ガスの リ ーク を防止する こ と がで き る。

請求項 3 1 に記載の燃料電池のガスマ二ホール ドへのライ ニ ング取り 付け方法は、 請求項 1 に記載の発明を方法の観点 から捉えたものであっ て、 燃料電池を構成する電池積層体の 側面に配設されるガスマニホ一ル ドの内面に、 耐リ ン酸性樹 脂シー トを該ガスマ二ホール ドの形状に合わせて箱状に成形 加工 し、 前記燃料電池運転時におけるほぼ熱膨張分、 前記ガ スマニホール ドの内面形状よ り 小さ く 構成したライ ニングを 取 り付けたこ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 1 に記載の発明によれ ば、 ガスマ二ホール ドの内面全体を耐リ ン酸性樹脂シー トか ら成る ライ ニングで被覆する こ と ができ るので、 金属製ガス マ二ホール ド母材の リ ン酸腐食を防ぐこ と ができ る。

請求項 3 2 に記載の発明は、 請求項 3 1 に記載の燃料電池 のガスマ二ホール ドへのライ ニング取 り 付け方法において、 前記耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の外周辺部を、 ガスマニホ一ル ド の周辺部の鍔部に沿つて折り 曲げ、 ガスマニホ一ル ド鍔部と 共にク ラ ンプで挟み込み固定する こ と を特徴とする ものであ る。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 2 に記載の発明によれ ば、 ガスマ二ホール ドの周辺端部をも、 耐リ ン酸性樹脂シ一 卜から成る ライ ニングで完全に被覆する こ とができ るので、 金属製ガスマ二ホール ド母材の リ ン酸腐食をよ り 効果的に防 止する こ とができ る。

請求項 3 3 に記載の燃料電池のガスマ二ホール ドへのライ ニ ング取り 付け方法は、 請求項 4 に記載の発明を方法の観点 から捉えたものであって、 耐リ ン酸性樹脂シー トをガスマ二 ホール ドの形状に合わせて箱状に成形加工してライ ニングを 形成し、 該ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 卜 に、 雌ホ ッ ク あるいは雄ホ ックのいずれかを取 り付け、 また、 ガ スマ -ホール ド内面の所定の位置に、 前記ライ ユングに取り 付け られたホ ッ ク と係合する雄ホ ッ ク あるいは雌ホ ッ ク を取 り 付け、 両ホ ッ ク を係合させる こ と によ り 、 ガスマ二ホール ドにライ ニングを取 り 付ける こ と を特徴とする ものである。 上記のよ う な構成を有する請求項 3 3 に記載の発明によれ ば、 簡単な固定手段によ り 、 ガスマ二ホール ドに耐 リ ン酸性 樹脂シー トから成る ライ ニングを着脱可能に取 り 付ける こ と ができ るので、 金属製ガスマ二ホール ド母材の リ ン酸腐食を 防ぐこ とができ る。

請求項 3 4 に記載の発明は、 請求項 3 3 に記載の燃料電池 のガスマ二ホール ドへのライ ニング取 り付け方法において、 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 トの外周辺部 を、 ガスマ二ホール ドの周辺部の鍔部に沿つて折り 曲げ、 ガ スマニホール ド鍔部と共にク ラ ンプで挟み込み固定する こ と を特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 4 に記載の発明によれ ば、 ガスマ二ホール ドの周辺端部をも、 耐リ ン酸性榭脂シ一 卜から成る ライ ニングで完全に被覆する こ とができ るので、 金属製ガスマ二ホール ド母材の リ ン酸腐食をよ り 効果的に防 止する こ とができ る。

請求項 3 5 に記載の発明は、 請求項 1 記載の燃料電池にお いて、 前記ライ ニングが、 耐リ ン酸性樹脂シー トをブロー成 形によ り箱状に成形 したものである こ と を特徴とする も ので ある。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 5 に記載の発明によれ ば、 ガスマ二ホール ドに取り 付ける ライ ニングを、 ブロー成 形によ り箱状に成形する こ と によ り 、 接合部のない、 信頼性 の高いライ ニングを容易に得る こ とができ る。

請求項 3 6 に記載の発明は、 請求項 3 5 に記載の燃料電池 において、 前記ライニングのブロー成形時の加熱温度範囲を、 耐リ ン酸性樹脂シー 卜の軟化点以上、 融点以下と したこ と を 特徴とする ものである。

上記のよ う な構成を有する請求項 3 6 に記載の発明によれ ば、 ライ ニングのブロー成形時の加熱温度範囲を適正な範囲 に設定する こ と によ り 、 均質で精度の高いライ ニングを得る こ とができ、 また、 成形作業が容易なもの と なる。 [図面の簡単な説明 ]

図 1 は燃料電池のセルス タ ッ ク の構造を示す分解斜視図。 図 2 は電池積層体にガスマ二ホール ドを取り 付けた状態を 示す斜視図。

図 3 は本発明のガスマ二ホール ドに内張 り される空気側ラ イ ニン グを示す斜視図。

図 4 は図 3 に示した空気側ライ ニングの X部の拡大図。 図 5 は図 3 に示した空気側ライ ニングを構成する P F A樹 脂シ一 トの展開図。

図 6 は図 5 に示した空気側ライ ニング用 P F A樹脂シー ト の Y部の拡大図。

図 7 は図 5 に示した空気側ライ ニング用 P F A樹脂シー ト の加熱接着時の折り 曲げ状態を示す斜視図。

図 8 は図 7 に示した空気側ライ ニング用 P F A樹脂シー ト の加熱接着時の折り 曲げ状態を示す要部拡大図。

図 9 はライ ニングをガスマ二ホール ドに取り 付けた状態を 示す断面図。

図 1 0 は各種樹脂シ一 ト の リ ン酸透過量を示す図。

図 1 1 は空気側ライ ニングの構成を示す平面図。

図 1 2 は図 1 1 の B — B断面図。

図 1 3 は図 1 2 の C部の拡大図。

図 1 4 Aは燃料出 口側ライ ニングの構成を示す平面図、 図 1 4 B は燃料出 口側ライ ニングの構成を示す斜視図。

図 1 5 Aは燃料出 口側ガスマ二ホール ドのフ ラ ンジ部の構 成を示す断面図、 図 1 5 B は燃料出口側ガスマ -ホール ドの フ ラ ンジ部の構成を示す斜視図。

図 1 6 は燃料側ガスマユホール ドのデバイ ダ一部にライ 二 ングを内張 り した状態を示す斜視図。

図 1 7 A， 図 1 7 Bはガスマ二ホール ドの周辺部を示すも のであっ て、 図 1 1 及び図 1 4 の E — E断面を示す断面斜視 図。

図 1 8 はライ ニング固定用ホ ッ ク部の構成を示すものであ つ て、 図 1 1 及び図 1 4 の D— D断面を示す断面図。

図 1 9 は図 1 8 の平面図。

図 2 0 はライ ニングに取り 付け られるノ ツチの平面図。 図 2 1 は樹脂シ一 トにパツチを加熱圧着 した状態を示す斜 視図。

図 2 2 A， 図 2 2 Bは樹指シ一 トにフラ ンジカバ一を加熱 圧着した状態を示す斜視図。

図 2 3 はライ ニング用 P F A樹脂シ一 トの リ ン酸透過試験 装置の構成を示す概略図。

図 2 4 はライ ニング用 P F A樹脂シ一 トの リ ン酸透過試験 の結果を示す図。

図 2 5 はガスマ二ホール ドにおけるガス配流を示す図。 図 2 6 はライ ニング用 P F A樹脂シー 卜の圧縮面圧と接合 強度の関係を示す図。

図 2 7 はライ ニング用 P F A樹脂シ一 トの冷却到達温度と 接合強度の関係を示す図。

図 2 8 はライ ニングと ガスマ二ホール ド間の圧力を監視す る圧力監視手段を示す概念図。 図 2 9 はライ ニングと ガスマ二ホール ド問の圧力を検出す る圧力検出用プラグ部の構成を示す断面図。

図 3 0 は隣接するガスマニホ一ル ドに取 り 付け られたライ ニ ング同士を接合した状態を示す断面図。

図 3 1 はライ ニングをプロ一成形によ り 成形する例を示す 断面図。

[発明を実施するための最良の形態]

以下、 図を参照 して本発明の実施形態について説明する。

( 1 . 第 1 実施形態）

本実施形態は、 燃料電池のガスマ二ホール ドの内面全体を、 耐リ ン酸性榭脂シ一 トからなる ライ ニ ングで被覆したも ので ある。

( 1 一 1 . 第 1 実施形態の構成）

すなわち、 本実施形態においては、 図 3 に示 したよ う に、 耐リ ン酸性樹脂シー トをガスマ二ホール ドの内面形状に合わ せて成形し、 所定の箇所 （四隅、 フ ラ ンジ部等） を接合する こ と によ り 、 箱状のライ ニング 2 0 を形成する。 そ して、 こ のライ ニング 2 0 を、 図 4 に示したよ う な電池積層体 1 3 の 4側面に取 り付け られるガスマニホ一ル ドの内面に取り 付け る こ と によ り 、 ガスマ二ホール ドの内面を内張りする。 なお、 前記耐 リ ン酸性樹脂シー トをガスマ二ホール ドの内面形状に 合わせて成形する場合、 燃料電池運転時における ほぼ熱膨張 分だけ、 ガスマ二ホール ドの内面形状よ り 小さ く 成形する。

なお、 図 3 は、 空気側ガスマ二ホール ドの内面に取 り 付け られる ライ ニングを示したも のであ り 、 所定の位置に後述す る フラ ンジカバー 2 3及びパッチ 4 5 が取り付けられている。 また、 前記ライ ニング 2 0 は、 図 4 に示すよ う に、 ガスマ二 ホール ドの四隅部及び鍔部に対応する折り 上げ部分に設け ら れた接合部 2 5 を接合する こ と によ り 、 箱状に成形される。

さ らに、 図 5 は、 空気側ライ ニングを構成する P F A樹脂 シー ト 2 2 の展開図を示 したものであ り 、 また、 図 6 は、 図 5 の Y部の拡大図を示 したものである。 すなわち、 前記接合 部 2 5 は、 ガスマニホ一ル ドの四隅部及び鍔部の形状に合わ せて、 1 3 8 ± 3 度の角度に切 り 欠かれてレ、る。 そ して、 図 7 及び図 8 に示 したよ う に、 ライ ニングを構成する P F A樹 脂シー ト 2 2 は、 その接合部 2 5 において互いに拝み合わせ で圧着接合されている。 なお、 図中 " m " は接合代を示 して レヽる。

すなわち、 耐リ ン酸性樹脂シー トからなる ライ ニング 2 0 は、 ガスマ二ホール ド内面での熱膨張差を考慮して、 図 9 に 示すよ う に、 ガスマ二ホール ド 3 0 よ り ほぼその伸び差分 L ノ 2 小さめになる よ う に、 四隅のコーナ部で箱状に成形 · 接 合されている。

( 1 - 1 - 1 . 耐リ ン酸性樹脂シー ト の材質）

本発明のライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト と し ては、 リ ン酸の透過性が少ない方がライ ニングシ一 ト と して 厚さを薄く でき 、 且つ経済的でも ある。 そこで、 本発明者等 は、 ライ ニングを構成するのに適 した耐リ ン酸性樹脂シー ト を選定すべく 、 P F A (四フ ツイ匕エチ レン ' ノヽ°一フルォロ ア ルコキシエチ レ ン共重合） 樹脂シー ト、 P T F E (四フ ッ化 エチ レン） 樹脂シー ト及び F E P (四フ ッ化工チ レン ' 六フ ッ化プロ ピ レン共重合） 樹脂シー トについて、 リ ン酸の透過 ― 性を検討した。

その結果は図 1 0 に示 したとお り であ り 、 リ ン酸の透過性 の低い P F Λ樹脂シー ト 、 或いは、 F E P樹脂シー トをライ ユングシー ト材料と して用いる こ とが望ま しい。 なお、 図 1 0 に示 したとお り 、 P F A樹脂シー ト と F E P樹脂シー トは 透過性の点では同等であるが、 耐熱温度と機械的強度の面で は P F A樹脂シー ト の方が優れているため、 P F A樹脂シ一 ト を用いる こ とが、 よ り 望ま しい。 また、 P T F E樹脂シー ト も、 P F A樹脂シー ト よ り 透過性の点で劣るが、 機械的強 度が高いので、 起動停止が頻繁な場合の使用に効果的であり、 これをライ ニングシー ト材料と して用いること も可能である。

( 1 — 1 一 2 . フラ ンジ部の構成）

図 1 1 は空気側ガスマユホール ド用ライ ニング （以下、 空 気側ライ ニングと称する） 2 0 の平面図、 図 1 2 は図 1 1 に 示 したフラ ンジ部の B — B断面図、 図 1 3 は図 1 2 の C部の 拡大図を示 したものである。

すなわち、 図 1 1 〜図 1 3 に示 したよ う に、 ガスマ二ホー ル ド 3 0 のフラ ンジ 3 1 は、 ウエル ド （溶接） によ り ガスマ 二ホール ド 3 0 に一体化されて形成されてお り 、 また、 ライ ニング 2 0 は、 ガスマ二ホール ドのフランジ 3 1 の位置 ' 形 状に合わせて円形に切 り 欠かれている。 一方、 ガスマ二ホー ル ドのフラ ンジ 3 1 の内面には、 フラ ンジカバ一 2 3 が内張 り されてお り 、 そのフラ ンジカバ一 2 3 と ライ ニング 2 0 と が、 図 1 3 に示す Y部で接合されている。

また、 図 1 4 Αは燃料出口側ガスマ二ホール ド用ライ ニ ン グ （以下、 燃料側ライ ニングと称する） 2 1 の平面図、 図 1 4 Bは斜視図を示したものである。 さ らに、 図 1 5 Aは図 1 4 A , 図 1 4 Bに示した燃料出口フラ ンジ部の G — G断面図、 図 1 5 Bは燃料出口フランジ部の斜視図を示したものである。

すなわち、 図 1 4 A， 図 1 4 B及び図 1 5 Λ， 図 1 5 B に 示 したよ う に、 燃料出口側ガスマニホ一ル ド 3 2のフラ ンジ 3 3 は、 ウ エノレ ドによ り ガスマ二ホール ド 3 2 に一体化され て形成されてお り 、 また、 ライニング 2 1 は、 ガスマ二ホー ル ドのフラ ンジ 3 3 の位置 . 形状に合わせて円形に切 り 欠力 れてレ、る。 一方、 ガスマ二ホール ドのフラ ンジ 3 3 の内面に は、 フランジカバ一 2 4 が内張り されてお り 、 そのフラ ンジ カバ一 2 4 と ライ ニング 2 1 とが、 図 1 5 Αに示す Ζ部で接 合されている。 なお、 図 1 5 A， 図 1 5 B 中、 3 4 は燃料ガ スをターン させるために設け られてレ、るデバイ ダーであ り 、 その内面も ライ ニング 2 1 によっ て被覆されている （次項参 BS ) 。

また、 前記フ ラ ンジカバー 2 3 、 2 4 と しては P T F E の 機械加工品が用い られ、 上述 したよ う にそれぞれライ ニング 用耐リ ン酸性樹脂シー ト 2 0 、 2 1 の底面と加熱溶着によ り 接合されて、 ラ イ ニ ングのフ ラ ンジ部を構成している。

なお、 前記フ ラ ンジカバー 2 3 、 2 4 は、 ライ ニング用耐 リ ン酸性樹脂シー ト を リ ング状に形成後、 鍔を前記 リ ングの 開 口側端部を押圧成形して作る こ と もでき、 この方法によれ ば経済性は大幅に向上する。 また、 フ ラ ンジカバ一 2 3 、 2 4 の材質を P F A樹脂シー ト にする こ と によ り 、 リ ン酸の耐 透過性が改善され、 さ らに薄肉 とする こ と ができ るので、 接 合性も さ らに改善される。

( 1 - 1 - 3 . デバイ ダー部の構成）

図 1 5 A， 図 1 5 B に示したよ う に、 燃料出 口側ガスマユ ホール ド 3 2 には、 燃料ガスをターン させるために、 ガスマ 二ホール ドの内部空間を縦軸方向に区画するデバイ ダー 3 4 が設け られている。 そ して、 燃料側ライ ニング 2 1 は、 この デバイ ダ一部を も被覆している。

また、 図 1 6 は、 燃料出 口側ガスマ二ホール ド 3 2 に燃料 側ライ ニング 2 1 を被覆 した状態を示す斜視図である。 すな わち、 燃料側ライ ニング 2 1 は、 燃料ガスマ二ホール ド 3 2 の中を 2 つの部屋に仕切るデバイ ダ一 3 4 の部分を も覆 う よ う に成形 ， 接合されている。 なお、 図中 a 〜 e は、 燃料側ラ イ ニング 2 1 の接合順を示している。

( 1 — 1 一 4 . ガスマ二ホール ド周辺端部の構成） 次に、 図 1 7 A， 図 1 7 B はガスマ二ホール ドの周辺部を 示す断面斜視図であ り 、 上記図 1 1 及び図 1 4 Aの E— E断 面を示すものである。

すなわち、 図 1 7 Aに示 したよ う に、 ガスマ二ホール ド 3 0 、 3 2 の周辺端部では、 それぞれライ ニング 2 0 、 2 1 を 折 り 返してガスマ二ホール ドの周辺端部を覆い、 その上から 断面形状が U型のプラスチッ ク ク ラ ンプ 3 6 によ り 適当な間 隔で挟むこ と によ り 、 ライ ニング 2 0 、 2 1 をガスマ二ホー ル ド 3 0 、 3 2 に固定している。

また、 図 1 7 B に示 したよ う に、 同様にライ ニング 2 0 、 2 1 を折り 返してガスマニホ一ル ドの周辺端部を覆い、 その 上から P F A短冊シー ト 3 8 を介 し金属ク ラ ンプ 3 9 によ り 適当な問隔で挟むこ と によ り 、 ライ ニング 2 0 、 2 1 をガス マ二ホール ド 3 0 、 3 2 に固定しても良い。

なお、 ライ ニング 2 0 、 2 1 の周辺端部には、 金属にわた つて耐熱テープ 3 7 が取 り 付けられ、 ライ ニング 2 0 、 2 1 と共にガスマユホール ド 3 0 、 3 2 の リ ップ部 3 5 に巻き付 け られ、 一体に固定されている。

( 1 ― 1 一 5 . ガスマニホ一ル ドと ライニングの固定手段） 図 1 8 は、 ライ ニング 2 0 、 2 1 を、 その底部において、 それぞれガスマ二ホール ド 3 0 、 3 2 に支持するホ ッ ク部 4 0 の構成を示す断面図であ り 、 図 1 1 及び図 1 4 Aの D— D 断面を示すものである。 また、 図 1 9 は図 1 8 の平面図であ る。

すなわち、 図 1 8 に示したよ う に、 ホ ッ ク 部 4 0 は、 互レヽ に係合する雄ホ ック 4 1 と雌ホ ッ ク 4 3 とカゝら構成されてレヽ る。 また、 前記雄ホ ック 4 1 には ドーナッ状の薄いステン レ ス板 4 2 が力シメ て一体化され、 このステ ン レス板 4 2 がガ スマニホール ド 3 0 、 3 2 にスポッ ト ウエノレ ドで固定されて レヽる。

一方、 雌ホ ッ ク 4 3 には、 ある程度剛性を有する ドーナツ 状のシー ト 4 4 が力シメ て一体化され、 また、 ライ ニング 2 0 、 2 1 の裏面には、 ライ ニングと 同一の材質からなるパッ チ 4 5 が、 予め所定の位置に加熱圧着されている。 さ らに、 こ のノ ツチ 4 5 には、 図 1 8 及び図 2 0 に示すよ う に、 雌ホ ッ ク 4 3 の半径よ り " G " だけ大きい孔 4 5 a があけ られて いる。

そ して、 このノ 'ツチ 4 5 と ライ ニング 2 0 、 2 1 の間に、 前記雌ホ ッ ク 4 3 と一体化されたシ一 ト 4 4 を差し込むこ と によ り 、 雌ホ ック 4 3 をライニング 2 0 、 2 1 に対して " G " だけ移動可能に支持する こ とができ る。

このよ う な固定手段を用いる こ と によ り 、 ライ ニングをガ スマニホール ドにルーズに取 り付ける こ と ができ るので、 ラ イ ニングと ガスマ二ホール ドの熱膨脹差を吸収する こ と がで さ る。

なお、 図 1 8 に示 した例では、 ガスマニホ一ル ド側に雄ホ ッ ク を取り 付け、 ライ ニング側に雌ホ ック を取 り 付けている が、 ガスマニホ一ル ド側に雌ホ ッ ク を取り 付け、 ライ ニ ング 側に雄ホ ッ ク を取 り 付けても良レヽこ と は言 う までもない。

また、 図 2 1 は P F A樹脂シ一 ト 2 2 に前記ノ、。ツチ 4 5 を 加熱圧着した状態を示す斜視図であ り 、 図 2 2 A , 図 2 2 B は、 P F A樹脂シ一 ト 2 2 にそれぞれ前記フ ラ ンジカバ一 2 3 、 2 4 を加熱圧着 した状態を示す斜視図である。 さ らに、 ガスマユホ一ル ド 3 0 、 3 2 にこの P F A樹脂シー ト 2 2 を 取 り 付けた状態を示す断面図は、 すでに図 1 2 、 1 1 、 1 3 に示している。

( 1 - 1 一 6 .. 耐リ ン酸性樹脂シー ト の厚さ…その 1 ) ガスマ二ホール ドのライ ニングに用いる耐リ ン酸性樹脂シ — ト の厚さは、 金属製ガスマ二ホール ドを リ ン酸から保護す る ために最も重要なポイン トである。 そこで、 本発明者等は、 2 0 0 °Cにおける耐 リ ン酸性樹脂シー トの厚さ と リ ン酸の透 過量の関係を調べた。

本実験は、 図 2 3 に示 したよ う な装置を用いて行った。 す なわち、 耐リ ン酸性樹脂シー ト 5 1 と リ ン酸吸収材 5 2 を重 ね合わせ、 これらを測定セル 5 3 によって挟持 し、 この測定 セル 5 3 の耐リ ン酸性樹脂シー ト 5 1 側に リ ン酸を入れ、 さ らに全体を密閉容器 5 4 に入れて密閉後、 乾燥器中で 2 0 0 °Cに加熱した。 そ して、 1 5 0 0 0 時間加熱後、 リ ン酸吸収 材 5 2 を取 り 出 し、 吸収材表面に反応 した リ ン量を分析して 透過 リ ン酸量を求めた。

なお、 本実験においては、 耐リ ン酸性樹脂シー ト 5 1 と し て P F A樹脂シー トを用い、 その厚さは 0 . 0 2 5〜 1 . 5 m mに変化させた。 また、 リ ン酸は濃度が 9 5 %の ものを用 い、 リ ン酸吸収材と して厚さ 1 m mの軟鋼を用いた。 ただし、 こ の リ ン酸吸収材が、 透過 した リ ン酸を 1 0 0 %近く 捕捉で き る こ とは予め確認されている。

図 2 4 は、 本実験結果を示 したものである。 すなわち、 耐 リ ン酸性樹脂シー トの厚さの増加に反比例 して、 リ ン酸透過 量は減少する こ と が判明 した。 特に、 耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の厚さが 0 . 1 0 m m以下では、 リ ン酸透過量が急激に多く な り 、 一方、 1 m m以上では リ ン酸透過量に顕著な差がない こ と が明 らかになった。

しかし、 耐リ ン酸性樹脂シー トの厚さが 1 m m以上ではラ イ ニング全体の重量が増加 し、 金属製ガスマユホール ドに固 定する こ と が困難と な り 、 材料費もほぼ重量に比例 して高く なるので、 コ ス ト が高く なる。 また、 樹脂シー トを加熱、 溶 着する場合、 厚さが 1 m m以上では熱伝導が悪く 、 シー ト の 厚さ方向に温度分布が発生し、 全体を均一に溶融させる こ と が困難と なる。 すなわち、 熱源に近い部分では樹脂シー 卜の 分解が始ま り 、 熱源から遠い部分では溶融せず、 シー ト の溶 着が不完全と なるため、 接合部分の機械的強度が弱く な り 、 破損した り 、 その部分からガスが リ ークする と い う 問題が生 ずる。

さ らに、 樹脂シー トの燃料電池に対する も う 一つの重要な 機能である電池本体と金属ガスマ二ホール ド間の電気絶縁性 は、 フ ィ ルムの厚さ に比例 して高 く なる。 例えば、 燃料電池 の場合、 少なく と も定格電圧の 1 0倍の絶縁破壊電圧が必要 とする と 2 千ボル 卜である。 耐リ ン酸性樹脂シー ト と して P F A樹脂シー ト を使用 した場合、 厚さ 1 m mで絶縁破壊電圧 は 2万ボル 卜であるので、 フ ィ ルムの厚さは少な く と も 0 . 1 m m以上必要と なる。

したがって、 ガスマ二ホール ドのライ ニングに用いる樹脂 シー トの厚さを、 0 . 1 〜 l m mにする こ と によ り 、 耐リ ン 酸浸透性に優れ、 電気絶縁性も確実な、 信頼性の高いガスマ 二ホール ドを提供する こ とができ る。

( 1 ― 1 一 7 . 耐 リ ン酸性樹脂シ一 ト の厚さ …その 2 ) 実際の電池からガスマ二ホール ドに排出 される リ ン酸量に ついて調査 したと こ ろ、 燃料入口 、 出 口 、 空気入口 、 出 口で 大き く 異なる こ とが分かった。 すなわち、 リ ン酸は相対的に 燃料側ガスマ二ホール ドょ り 空気側ガスマ二ホール ドに多く 排出され、 また、 入口側と 出 口側で比較する と 、 燃料側ガス マ二ホール ド、 空気側ガスマ二ホール ド共、 入口側よ り 出口 側の方が多レ、傾向がある こ と が分かつた。

また、 ガスの配流方式を加味して樹脂シー 卜の厚さを変化 させる必要がある。 例えば、 図 2 5 に示したよ う なガス配流 の場合には、 空気出 口側のガスマエホ一ル ド 3 0 b が リ ン酸 の排出量が最も多く 、 続いて燃料ターン側のガスマニホ一ル ド ド 3 2 c 、 燃料出入り 口側のガスマ二ホール ド 3 2 b 、 3 2 a の順に リ ン酸の排出量が減少 し、 空気入口側のガスマニ ホ一ル ド 3 0 a が リ ン酸排出量が最も少ない。 したがつて、 こ の リ ン酸排出量に比例されて樹脂シ一 卜 の厚さを変化させ る こ とが合理的である。

例えば、 リ ン酸排出量の多い空気出 口側〉燃料ターン側〉 燃料出入口側〉空気入口側の順に、 ライ ニングを構成する樹 脂シ一 卜の厚さ を 0 . 5 m m力、ら 0 . 1 m mに変化させる こ と ができ る。

この よ う に、 リ ン酸排出量に比例させて樹脂シ一 卜の厚さ を変化させる こ と によ り 、 合理的かつ確実に リ ン酸の透過を 防止する こ とができ る。

( 1 一 1 一 8 . 耐 リ ン酸性樹脂シー ト の接合代）

続いて、 本発明者等は、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の四隅 （コーナー部） の接合代について検討した。 その結 果、 接合代が 1 m m以下では十分な接合強度が得られず、 ま た、 接合のバラツキによ り信頼性に劣る部分が生じる こ とカ 分かつた。 一方、 接合代が 1 0 m m以上では、 接合部先端が 金属製ガスマ二ホ一ル ドの四隅に接触 し、 ガスマ二ホール ド 内にガスが流れた時、 その圧力によ り 接合部先端が折れ曲が り 、 接合部に余分な応力が集中する。 例えば、 剪断応力が集 中 した場合、 接合部分のシー トを損傷する危険性がある。

また、 接合強度を、 2枚のシー トの引き剥が しテス トで調 ベたと ころ、 大部分が接合距離 1 0 m m以内の部分で引 き剥 が されている こ と よ り 、 十分な接合強度を得る ためには、 接 合距離は 1 0 m mあれば十分である こ とが判明 した。

以上のこ とから、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 卜の四 隅の接合代を 1 〜 1 0 m mにする こ と によ り 、 ライ ニングの 強度を向上させる こ とができ、 信頼性に優れたガスマ二ホー ル ドを提供する こ と ができ る。

( 1 一 1 一 9 . 耐リ ン酸性樹脂シー トの接合方法…加熱温 度）

次に、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 トの四隅の接合方 法について検討したと ころ、 樹脂シー トを融点以上に加熱し、 圧着する方法が適 している こ とが判明 した。

すなわち、 接合部分においては、 2枚の樹脂シ一 トを拝み 合わせになる よ う に重ね合わせ、 重ねた合わせた先端を板状 の ヒ 一ターで圧着しなが ら融点以上に加熱し、 2枚の樹脂シ — ト を接合する。 例えば、 P F A樹脂シー トの場合、 融点は 約 3 1 0 °Cであるが、 こ の融点以下では 2枚のシー ト間の分 子同士の絡みが不十分なため、 接合が不完全と なる。 一方、 融点以上に加熱 し、 圧着する こ と によ り 、 2枚のシー ト間の 分子同士が十分に絡み合い、 完全に接合される と考えられる。

こ の よ う に、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シー ト の四隅を 接合する場合、 樹脂シー トを融点以上に加熱し、 圧着する こ と によ り確実な接合が可能と なるので、 ライ ニングの強度を 向上させる こ と ができ、 信頼性の高いガスマ二ホール ドを提 供する こ と ができ る。

なお、 接合時の加熱温度は、 P F A樹脂シー ト の融点〜 4 0 0 °Cの範图内であることが望ま しく 、 完全に接合するには、 3 1 5 〜 3 4 0 °Cである こ と が望ま しい。 その理由は、 接合 時の加熱温度が 3 1 5 °C以下では、 温度分布によ り 局部的に 温度が 3 1 0 °C以下になる恐れがあ り 、 その部分の接合が不 十分と なるからである。 また、 加熱時間を長く する必要があ り 、 経济的でないからである。

一方、 接合時の加熱温度が 3 4 0 °C以上では、 P F A樹脂 シ一 ト の溶融粘度が低下し、 シー トが流れやすく なるため、 接合部の厚さが薄く な り 、 接合部の強度が低下するからであ る。 さ らに、 接合時の加熱温度が 4 0 0 °C以上に上がった場 合には、 シー ト表面から分解が始ま り 、 有害ガスを発生 した り 、 発泡して、 接合強度が極端に低下するからである。

こ の よ う に、 P F A樹脂シー トを接合する時の加熱温度は、 少な く と も融点〜 4 0 0 °Cの範囲内であ り 、 好ま し く は融点 プラス 5 〜 3 0 °Cで圧着する こ と が望ま しい。 その結果、 短 時間で確実に接合する こ とができ るので、 ライ ニングの強度 を向上させる こ とができ 、 また、 信頼性に優れたガスマニホ —ル ドを提供する とができ る。

( 1 - 1 - 1 0 耐リ ン酸性樹脂シ トの接合方法…加熱 時間）

次に、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 卜を接合する場合 の加熱時間について検討した結果、 5秒〜 3 0 0秒問加熱す る こ と が望ま しいこ とが分かった。 その理由は、 加熱時問が 5 秒以下では、 ヒ ータその他の部材に熱が吸収される割合が 多く 、 そのため完全な接合ができ ないからである。 なお、 加 熱時問が 5秒以下の場合、 不良率は 5 0 %以上であった。

一方、 加熱時問が 3 0 0秒以上では、 加熱時問が長すぎて、 接合部分がク リ ーブして薄く な り 、 強度が低下するからであ る。 また、 接合に長時間を要するため経済的ではないからで ある。

これらのこ と 力ゝら、 接合における加熱時間は 5秒〜 3 0 0 秒にする こ とが望ま しく 、 その結果、 信頼性に優れたガスマ 二ホ一ル ドを提供する こ とができ る。

( 1 - 1 - 1 1 . 耐リ ン酸性樹脂シー ト の接合方法…その

1 )

本発明者等は、 ライ ニング用耐 リ ン酸性樹脂 一 卜 の ： 3 — ナ一部の接合方法と して、 最適な方法を模索す く 、 種々 の 方法について検討を行つた。

すなわち、 熱を加えて接合する方法と しては 外部力 ら加 熱する外部加熱法と、 内部から加熱する内部加熱法があるが、 こ こでは、 外部から加熱する方法と して、 ヒ ー ト ウ - ル ド、 イ ンパルス ウエル ドを検討した。 また、 内部から加熱する方 法と して、 超音波ウエル ド、 高周波ゥュル ドを検討した。 その結果、 内部から加熱する方法は、 超音波ウエル ド、 高 周波ゥ エル ドと もに、 ライニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 卜の コーナ一部を接合する こ と はでき なかった。 これは、 耐リ ン 酸性樹脂が剛直な分子から成るため、 シー ト 自身の発熱が不 十分なため と考え られる。

これに対 して、 外部から加熱する方法の う ち、 ヒー ト ゥェ ル ドは、 装置が簡単で、 費用 も少ない接合方法であるが、 加 熱して接合 した後、 熱板を熱いまま引 き離して しま う ので、 接合部の強度が劣る傾向があった。 また、 接合強度のバラッ キが大きいとレヽ ぅ欠点が判明 した。

一方、 イ ンノ ルスウエル ドは、 ヒーターの容量を小さ く し、 短時問に大容量の電流を流して加熱、 接合し、 電流遮断後も、 接合部の温度が冷えるまで圧縮状態を保ち、 冷却後、 接合部 を取 り 出す方法である。

こ のイ ンノ、 °ルス ウ エル ドによれば、 短時間で接合でき 、 仕 上が り 状態も美 し く 、 接合強度も ヒ 一 ト ウ ヱル ドよ り 高い傾 向があった。 また、 接合強度のバラツキが少な く 、 安定した 接合が可能である こ とが分かった。 さ らに、 多少の温度のバ ラ ツキがあって も短時間に接合する こ とができ るので、 比較 的、 幅広い加熱温度、 加熱時間、 加熱時の圧縮面圧等の条件 で接合でき る こ と が分かった。 これは、 前記 P F Aのよ う な フ ッ素樹脂シー ト の場合、 溶融粘度が高く 、 比較的分子量分 布の幅が小さいこ と に基因する もの と推測される。

以上のこ とから、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シー トのコ —ナ一部を、 イ ンパルスウエルドによ り接合する こ とによ り、 接合強度及び信頼性に優れたガスマ二ホール ドを提供する こ と ができ る。

( 1 一 1 一 1 2 . 耐リ ン酸性樹脂シ一 卜 の接合方法…その

2 )

ライ ニング用耐 リ ン酸性樹脂シー トのコーナ一部の接合に 用いられるィ ンパルス ゥエル ドにおいて、 接合する 2枚の樹 脂シー トの問に、 その樹脂シー ト よ り 薄い P F Aフ ィ ルムを 挟んでイ ンパルス ウ エル ド接合を行う こ と によ り 、 接合時問 を短く 、 また、 接合強度をよ り増加させる こ とができ る こ と が判明 した。

こ の明確な理由は不明であるが、 2枚の樹脂シ一 トの間に 挟んだ P F A フ ィ ルムは、 薄く 熱容量が小さいため、 加熱さ れる と完全に溶融し、 接着剤の役割を果た して、 2枚の樹脂 シー 卜の問を完全に接合する もの と推測される。

また、 2 枚の樹脂シー 卜の間に挟む薄レ、 P F A フ ィ ルムの 厚さの効果について検討 した結果、 0 . 0 1 〜 0 . 0 4 m m の P F A フ イ ルムについて強度の増加が認められた。 中でも、 0 . 0 2 5 m m フ イ ノレムが最も接合強度が増加 した。

このよ う に、 2枚の樹指シ一 トの間に、 0 . 0 1 〜 0 · 0 4 m mの P F Aフイ ノレ ムを挾むこ と によ り 、 イ ンノヽ。ルス ゥェ ノレ ドによる接合強度を増加させる こ と ができ、 信頼性の高い 耐 リ ン酸性のガスマ二ホール ドを提供する こ と ができ る。

( 1 一 1 一 1 3 . 耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の接合方法…その

3 ) 次に、 ライ ニング用耐 リ ン酸性樹脂シ一 トのコーナー部の 接合に用い られるィ ンパルス ウエノレ ドにおいて、 接合時のィ ン ノ ルス ヒ一ターの圧糸宿面圧の検討を ί つた。

すなわち、 樹脂シー ト と して P F A O . 5 m mシー ト を用 い、 ィ ンパルス ヒ一ターに流す電流密度及び加圧時間を一定 に し、 イ ンパルス ヒ 一ターの圧縮面圧を 0 . 0 2 5〜 0 . 6 M P a に変化させ、 接合強度を調べた。

図 2 6 は、 その結果を示したものであるが、 図から明 らか なよ う に、 イ ンパルス ヒ ーターの圧縮面圧が 0 . 0 5〜 0 . 2 M P a の範囲に接合強度のピークがあ り 、 それ以外では接 合強度が低下する傾向を示すこ と が判明 した。

これは、 加熱溶融したシー トが接合するためには、 2枚の シー ト間の分子が絡み合 う 必要があ り 、 そのためには 0 . 0 5〜 0 . 2 M P a 程度の圧縮面圧が必要であるため と推測さ れる。 また、 圧縮面圧が 0 . 0 5 M P a 以下では、 分子の絡 み合いが不十分であ り 、 一方、 ◦ . 2 M P a 以上では、 分子 の絡み合いは十分であるが、 逆に、 圧縮面圧が過多と な り 、 接合部の厚さが薄く なり、 接合強度が低下したと考えられる。

このよ う に、 イ ンパルス ウエル ドによる接合において、 接 合時のイ ンノ、。ルス ヒ ーターの圧縮面圧は 0 . 0 5〜 0 . 2 M P a 程度が望ま し く 、 これによ り 確実に接合でき、 接合強度 が強く 、 信頼性の高い耐リ ン酸性のガスマ二ホール ドを提供 する こ と ができ る。

( 1 一 1 一 1 4 . 耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の接合方法…その

4 ) 次に、 ライ ニング用耐リ ン酸性樹脂シ一 卜のコーナー部の 接合に用い られるィ ンパルス ゥエ ル ドにおいて、 冷却温度の 影響を調ベた。 具体的には、 接合部を何度まで冷却 した後、 取 り 出 した ら最も接合強度が高いかについて調べた。

すなわち、 樹脂シー ト と して P F A O . 5 m mシー ト を用 い、 イ ンパルス ヒーターに流す電流密度、 加熱時間、 圧縮面 圧を一定に し、 冷却温度を変化させ、 接合強度を調べた。

図 2 7 は、 その結果を示 したものであるが、 図から明 らか なよ う に、 冷却温度が 7 0 〜 1 0 0 °Cの範囲に接合強度のピ —ク があ り 、 それ以外では接合強度が低下する傾向を示すこ と が判明 した。

これは、 冷却温度が 1 0 0 °C以上では冷却が不十分で、 溶 融—固化の途中であるため接合強度が低い と考え られる。 逆 に、 7 0 °C以下では冷却時問が長く な り 、 その間に圧縮面圧 を受けているため、 接合部が多少ク リ ープし、 厚さが薄く な つたために強度が低下 したと 考え られる。

すなわち、 溶融—固化の過程で固化の状態が確立される と 考え られるガラス転移温度が 7 0 〜 1 0 0 °Cの範囲と考え ら れ、 ガラス転移温度以下に冷却する こ とが望ま しい。 これに よって、 接合強度が強く 、 信頼性の高い耐リ ン酸性のガスマ 二ホール ドを提供する こ とができ る。

( 1 一 2 . ガスマ二ホール ドへのライ ニング取り 付け方法 の具体例）

以下、 ガスマ二ホール ドへのライ ニング取り 付け方法の一 実施例について説明する。 まず、 耐リ ン酸性樹脂シー トに、 ガスマ二ホール ド形状に 合った所定の熱伸びを考慮し、 油性ペンで切 り 取り線を入れ る。 こ の時、 四隅は折り 曲げたと き に箱状になる よ う に （先 端角度 1 3 8 ° ) 切 り 欠 く 。 なお、 四隅の切欠きは、 箱状に 折 り 曲げ成形した後に切 り 落と して も良い。

続いて、 耐リ ン酸性樹脂シー ト をガスマ二ホール ドに取り 付けたと きの固定用 と して、 耐リ ン酸性樹脂シー トに、 数力 所以上、 穴明きの小片パッチを圧着接合する。

また、 予め耐リ ン酸性樹脂シー トを丸めてス リ ーブ状に圧 着接合し、 両端をフ ラ ンジ状に加熱成形してなる フ ラ ンジカ バ一を、 ガスマニホ一ル ドの給排気用フ ラ ンジ部に対応する 位置に圧着接合によ り 取 り付ける。

次に、 耐リ ン酸性樹脂シ一 トの四隅の接合部を互いに拝み あわせで圧着接合する。 そ して、 四隅に合わせて四辺を折り 曲げ、 箱状に成形してライ ニングを形成する。

さ らに、 予め薄ステン レス板を力シメ て一体化した雄ホ ッ ク を、 耐リ ン酸性樹脂シー ト に圧着接合した前記小片パッチ に組み込む。 一方、 ガスマ二ホール ドには、 ドーナツ状シ一 ト をカシメ て一体化 した雌ホ ッ ク を、 スポッ ト溶接で前記雄 ホ ック に対応する位置に取り 付ける。

そ して、 雌ホ ッ ク を取 り付けたガスマニホ一ル ドに、 雄ホ ッ ク を取り 付けた箱状のライ ニングを組み込むと共に、 フラ ンジカバ一をガスマ二ホール ドのフラ ンジ部にはめ込み、 ラ イ ニングの雄ホ ッ ク と ガスマ二ホール ドの雌ホ ック を互いに 係合させて固定する。 最後に、 ライ ニングの周辺をガスマ二ホール ド周辺部の鍔 部に合わせて折 り 曲げ、 折り 曲げたライ ニ ングの端部と 、 ガ スマニホール ドの鍔部を同時にク ラ ンプで挟み込んで各辺 2 簡所以上固定する。

( 1 一 3 . 第 1 実施形態の作用 · 効果）

以上述べたよ う に、 本実施形態によれば、 ガスマ二ホール ドの内面全体を耐リ ン酸性樹脂シー ト によ り構成したライ 二 ングで覆う こ と によ り 、 金属製ガスマ二ホール ド母材に対し ての リ ン酸腐食を防ぐこ とができ る。 また、 ガスマ二ホール ドの折 り 返 し端部の寸法を十分取る こ と によ り 、 電気絶縁沿 面距離も十分に確保する こ と ができ るので、 耐 リ ン酸性と電 気絶縁性の高いガスマ二ホール ドとする こ とができ る。

また、 ライ ニングをガスマニホ一ル ドに直接固定せず、 熱 膨脹差を十分吸収でき る よ う にルーズに取り付ける こ と によ り 、 起動停止時や負荷変動における温度変化に伴う シー ト の 熱膨脹に対応する こ とができ る。

さ らに、 ライ ニングと ガスマ二ホール ドと を別々 に製作で き るので、 ェ期の短縮を図る こ と も可能である。

( 2 . 第 2 実施形態）

本実施形態は、 金属製ガスマ二ホール ドに内張り する ライ ニングが破損する こ と を防止すべく 、 ガスマ二ホール ドに改 良を施 したものである。

上記第 1 実施形態に示 したよ う なライニングは、 その曲 り 部において曲 り 半径を小さ く 加工する こ と は難しく 、 こ のた めライ ニングの曲 り 部と金属製ガスマ二ホール ドの曲 り 部の 係合部においては、 金属製ガスマ二ホー ル ド側の曲げ半径を 極力小さ く する こ とが必要と なる。 そこで、 本発明者等は、 金属製ガスマユホール ド側の曲げ半径について検討を重ねた 結果、 この曲げ半径を 2 m m以下にすれば、 ライ ニ ングの曲 り 部と金属製ガスマ二ホール ドの曲 り 部の係合が滑らかと な り 、 ラ イ ニ ングの破損を防止でき る こ とが分かった。

また、 金属製ガスマ二ホール ドは曲げ加工のみでなく 、 一 分は溶接にて形成される。 特に、 四隅コーナ部と これに連な る リ ップ部は溶接によって形成されるため、 溶接ビ一 ドの凸 部がライ ニングを破損しないよ う に平坦に加工する こ と が必 要と なる。 このため、 この凸部のみグライ ンダ一で仕上げる よ う にすれば、 ライ ニングとの接触が滑ら力 にな り 、 ライ 二 ングを破損する危険性はなく なる。 さ らに、 ライ ニングとの 接触を滑らかにする方法と して、 金属製ガスマ二ホール ドの 少な く と も内面に耐熱塗料を塗布 しておく と高い効果が得ら れる こ と力 分 つた。

この よ う に、 本実施形態によれば、 金属製ガスマ二ホール ドと ライ ニングとの接触を滑らかにする こ とができ るので、 金属製ガスマニホ一ル ドによってライ ニングが破損する こ と を防止する こ とができる。

( 3 . 第 3 実施形態）

本実施形態は、 ライ ニングと ガスマ二ホール ドの間の圧力 を監視する と によ り 、 ラ イ ニ ングの健全性を確認する こ と を 目的とする ものである。

本実施形態においては、 図 2 8及び図 2 9に示したよ う に、 各ガスマ -ホール ドに、 ライ ニングと ガスマ二ホール ドの問 の圧力を監視する手段が設け られている。 すなわち、 ガスマ 二ホール ドに気密に取り 付け られ、 ライ ニングとガスマ二ホ ―ル ド問の空間に一側端開口 を有する圧力測定プラ グ 6 2 の fill側端開口 には、 圧力引 き出 しチューブ 6 1 の一側端開 口が 接続され、 この圧力引き出 しチューブ 6 1 の他侧端開口が水 カ ップ 6 3 の水中に揷入され、 気泡の検出を容易に行う こ と ができ る よ う に構成されてレ、る。

また、 圧力引 き出 しチューブ 6 1 を内部の 目視可能なチュ ―ブから構成し、 これに U字形状配置部を設け、 その U字形 状配置部に水を充填し、 一側端開口を大気に開放しておけば、 気密を保つこ とができ る と共に、 U字マノ メ ータ 6 4 と して 作用するので、 ライ ニングとガスマ二ホール ドの問の圧力を 監視する こ とができ る。

さ らに、 ライ ニングと ガスマ二ホール ドの間の圧力を 自動 監視する方法と して、 圧力信号を発信する圧力計 6 5 あるい は流量信号を発信する流量計 6 6 を、 前記圧力引き出 しチュ —ブ 6 1 に接続し、 ライ ニングと ガスマ二ホール ド間の圧力 や リ ーク流量を測定する よ う に構成すれば、 ライニ ングの健 全性を常時確認する こ と ができ る。

なお、 上述 したよ う に、 ライ ニングとガスマ二ホール ドの 問の圧力を監視する こ と によ り 、 ライ ニングの健全性を確認 する こ とができ るのは、 以下の理由による。 すなわち、 万一、 ライ ニ ングの接合部や P F A樹脂シ一 ト 自体から リ ーク が発 生した場合、 空気側ガスマ二ホール ド、 燃料側ガスマニホ一 ル ドと も、 その内圧は背圧があるため大気圧よ り 高い圧力に なるカゝらである。

( 4 . 第 4 実施形態）

本実施形態は、 空気側ライ ニングと燃料側ラ イ ニングの接 合部に改良を施 したものである。 すなわち、 図 3 0 に示 した よ う に、 空気側ライ ニング 2 0 と燃料側ライ ニング 2 1 の両 サィ ドが長めに構成され、 両ライ ニング同士が端部 6 7 で接 合されている。

このよ う に構成する こ と によ り 、 電池積層体 1 3 の大気に 露出 したコーナー部を、 空気側ライニング 2 0 と燃料側ラィ ユ ン グ 2 1 の端部で覆う こ と ができ る ので、 電池積層体 1 3 からの可燃ガスの リ 一ク を防止する こ と ができ 、 安全性の高 い燃料電池発電装置を得る こ とができ る。

( 5 . 第 5 実施形態）

本実施形態は、 ライ ニングをブロ ー成形によ り成形したも のである。

すなわち、 図 3 1 に示すよ う に、 ガスマ二ホール ドと 同形 状の金型 7 0 の表面に耐リ ン酸性樹脂シ一 ト 7 1 を被せ、 そ の上に鉄板 7 2 を乗せ、 周囲をク ランプ 7 3 で固定してシー ルする。 なお、 前記金型 7 0 の底面には、 外部に設置された 真空ポンプ 7 4 への連結部 7 5 が設け られ、 また、 底面の全 面を覆 う よ う に、 圧力均一化板 7 6 が配設されている。 この 圧力均一化板 7 6 は多孔質材よ り な り 、 底面を均一に真空引 きでき る よ う にする ために用レ、られてレヽる。

次に、 耐リ ン酸性樹脂シー ト 7 1 を被せた金型 7 0 を加熱 炉に入れ、 真空ポンプ 7 4 で吸引 しながら、 耐リ ン酸性樹脂 シー トの軟化点以上、 融点以下の温度で、 シー トが金型 7 0 と 同形状になる まで加熱 · 吸引 し、 しかる後、 急冷 して箱状 に成形されたライ ニングを得る。

こ こで、 ライ ニングの成形時の加熱温度範囲を、 ライ ニン グを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トの軟化点以上、 融点以下 と した理由について説明する。

すなわち、 軟化点以下では、 シー ト の伸びが少な く 、 成形 が困難だからである。 一方、 融点以上では、 温度分布の影響 を受けやすく 、 少 しでも温度の高い部分が存在する と 、 その 部分のシ一 トが極端に伸びるためシー トの厚さが薄く な り 、 リ ン酸が浸透するおそれがあ り 、 さ らに顕著な場合には、 シ ー トが切断されて成形できない場合もあるからである。

このよ う に、 プロ一成形によ り ライニングを成形した場合、 接合部のない、 信頼性の高いライ ニングを容易に得る こ とが でき る。

[産業上の利用の可能性]

以上述べたよ う に、 本発明によれば、 耐リ ン酸性及び電気 絶縁性に優れ、 長期的に十分な耐腐食性を有する燃料電池を 提供する こ とができ る。 また、 内張り したライ ニングの破損 を防止 した燃料電池を提供する こ とができ る。 さ らに、 内張 り したライ ニングの健全性を確認する手段を備えた燃料電池 を提供する こ と ができ る。 また、 信頼性の高い、 燃料電池の ガスマ二ホール ドへのライ ニング取り 付け方法を提供する こ と ができ る。

Claims

請求の範囲

1 . 燃料電池を構成する電池積層体の側面に配設されるガ スマニホール ドの内面に、 耐リ ン酸性樹脂シ一 ト を前記ガス マ二ホール ドの内面形状に合わせて成形加工したライ ニング をルーズに取り 付け、

このライ ニングは、 予め、 前記燃料電池運転時におけるほ ぼ熱膨張分、 前記ガスマ二ホール ドの内面形状よ り 小さ く 成 形されている こ と を特徴とする燃料電池。

2 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トが、 P F A (四 フ ツイ匕エチ レン · ノ ー フノレオロ アノレコ キ シェチ レ ン共重合） 樹脂シー ト 、 或いは、 F E P (四フ ッ化工チ レン • 六フ ッ化プロ ピ レン共重合） 樹脂シー トである こ と を特徴 とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

3 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー 卜が、 P T F E (四フ ッ化工チレン） 樹脂シー トである こ と を特徴 とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

4 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 卜 に、 雌ホ ッ ク あるいは雄ホ ッ クのいずれかを取 り付け、 また、 ガ スマニホ一ル ド内面の所定の位置に、 前記ライ ニングに取り 付け られたホ ッ ク と係合する雄ホ ッ ク あるレ、は雌ホ ック を取 り 付けたこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

5 . 前記ライ ニ ングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 卜 に穴 あきノ、。ツチを取 り付け、 前記シ一 ト と ノ、。ツチと の間に雌ホ ッ ク あるレ、は雄ホ ッ ク のいずれかを移動可能に取付けたこ と を 特徴とする請求の範囲第 4項記載の燃料電池。

6 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー 卜の厚 さ を、 0 . l m m〜 l m mと したこ と を特徴とする請求の範 囲第 1 項記載の燃料電池。

7 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー 卜 のコ ーナ部の接合代を、 1 m m〜 1 0 m m と したこ と を特徴とす る請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

8 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト のコ 一ナ部を、 該樹脂シー ト の融点温度以上に加熱圧着する こ と によ り 接合 したこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃 料電池。

9 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト の接 合部を、 イ ンパルス ウエル ドによ り接合したこ と を特徴とす る請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

1 0 . 前記イ ンパルスウエルドの接合時の加熱温度範囲を、 ライ ニングを構成する耐 リ ン酸性樹脂シ一 ト の融点温度から

4 0 0 °Cまでと したこ と を特徴とする請求の範囲第 9項記載 の燃料電池。

1 1 . 前記イ ンパルス ゥヱル ドの接合時の加熱時問を、 5 秒〜 3 0 0秒と したこ と を特徴とする請求の範囲第 9項記載 の燃料電池。

1 2 . 前記イ ンパルス ウエル ドの接合時に、 ライ ニングを 構成する耐リ ン酸性樹脂シー トの接合面間に、 0. 0 1 〜 0. 0 4 m m厚さの P F A (四フ ツイ匕エチレン · ノヽ⁰—フルォロア ルコキシエチレン共重合） フィルムを挟んで接合する こ と を 特徴とする請求の範囲第 9項記載の燃料電池。

1 3 . 前記ィ ンパルスウエルドの接合時の圧縮面圧を、 0. 0 5 〜 0 . 2 M P a と したこ と を特徴とする請求の範囲第 9 項記載の燃料電池。

1 4 . 前記イ ンパルス ウ エル ドの接合時の冷却温度を、 ラ イ ニン グを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 ト のガラ ス転位温度 以下と したこ と を特徴とする請求の範囲第 9項記載の燃料電 池。

1 5 . 前記ライ ニングと ガスマ二ホール ドの間の圧力を監 視する こ と ができ る圧力監視手段を設けたこ と を特徴とする 請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

1 6 . 前記ライ ニングが、 耐リ ン酸性榭脂シ一 卜 の四隅コ —ナ一接合部の切欠部を 1 3 8 ± 3度の角度に切断し、 前記 切欠部を対向圧着接合した後、 鍔付き箱状に形成されている こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

1 7 . 前記ガスマ二ホール ドのガス給排用フ ラ ンジ部に、 フ ラ ンジカバ一を取 り付けたこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

1 8 . 前記フラ ンジカバーは、 前記ライ ニング用耐リ ン酸 性樹脂シー トの底面 と加熱圧着によ り 接合されている こ と を 特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の燃料電池。

1 9 . 前記フ ラ ンジカバーは、 リ ング状に形成した前記ラ イ ニ ング用耐リ ン酸性樹脂シ一 ト の開 口側端部を押圧成形し たものである こ と を特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の燃 料電池。

2 0 . 前記フラ ンジカバーが、 P F A (四フ ッ化工チレン

. パーフルォロ アルコ キシエチ レ ン共重合） 樹脂シー ト か ら 構成されている こ と を特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の 燃料電池。

2 1 . 前記ライ ニ ングが、 燃料側ガスマ二ホール ドによ り 形成される内部空間を区画するデバイ ダ一部分にも取り 付け られている こ と を特徴とする請求の範固第 1 項記載の燃料電 池。

2 2 . 前記耐 リ ン酸性樹脂シー トの外周辺部が、 ガスマユ ホール ドの周辺部の鍔部に沿つて折り 曲げられ、 ガスマ二ホ ール ド鍔部と共にク ラ ンプで挟み込み固定されている こ と を 特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

2 3 . 前記ラ イ ニ ングを構成する耐リ ン酸性樹脂シ一 卜の 厚さを、 電池積層体の側面に配設される各ガスマ二ホール ド における リ ン酸排出量に基づいて変化させたこ と を特徴とす る請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

2 4 . 空気供給側ガスマニホ一ル ドを内張り する ライ ニン グの厚さを、 他の部分を内張りする ライ ニングの厚さ よ り 薄 く したこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電池。

2 5 . 前記ガスマニホ一ル ドの少な く と も内面に耐熱塗料 を塗布 したこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電 池。

2 6 . 前記圧力監視手段は、 ガスマ二ホール ドに設け られ た圧力測定用プラ グを介 して一側端開 口が接続される圧力引 き出 しチューブの他側端開口が水中に挿入されて成る請求の 範囲第 1 5 項記載の燃料電池。

2 7 . 前記圧力引 き出 しチューブの前記他側端開 口が大気 中に開放された状態で u字形状配置部を形成し、 少なく と も こ の U字形状配置部内には水を充填 したこ と を特徴とする請 求の範囲第 2 6 項記載の燃料電池。

2 8 . 前記圧力監視手段は、 ガスマニホ一ル ドに設け られ た圧力測定用プラグを介 して一側端開 口が接続される圧力引 き出 しチューブの他側端開口 に、 圧力計を接続して成る請求 の範囲第 1 5項記載の燃料電池。

2 9 . 前記圧力監視手段は、 ガスマ二ホール ドに設け られ た圧力測定用プラグを介 して一側端開口が接続される圧力引 き 出 しチューブの他側端開口 に、 流量計を接続して成る請求 の範囲第 1 5項記載の燃料電池。

3 0 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト の ガスマ二ホール ド側面被覆部を延長し、 隣接するガスマニホ —ル ドのライ ニング端部と接合して、 電池積層体コーナー部 を被覆 したこ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の燃料電 池。

3 1 . 燃料電池を構成する電池積層体の側面に配設される ガスマ二ホール ドの内面に、 耐リ ン酸性樹脂シー ト を該ガス マ二ホール ドの形状に合わせて箱状に成形加工 し、 前記燃料 電池運転時における ほぼ熱膨張分、 前記ガスマ二ホール ドの 内面形状よ り 小さ く 構成 したライ ニングを取り 付ける こ と を 特徴とする燃料電池のガスマユホ一ル ドへのライニング取 り 付け方法。

3 2 . 前記耐リ ン酸性樹脂シー ト の外周辺部を、 ガスマ二 ホール ドの周辺部の鍔部に沿つて折り 曲げ、 ガスマ二ホ一ル ド鍔部と共にク ラ ンプで挟み込み固定する こ と を特徴とする 請求の範囲第 3 1 項記載の燃料電池のガスマ二ホール ドへの ライ ニング取り 付け方法。

3 3 . 耐リ ン酸性樹脂シー トをガスマ二ホール ドの形状に 合わせて箱状に成形加工してライ ニングを形成 し、 該ライ 二 ングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー ト に、 雌ホ ック あるレ、は 雄ホ ッ クのいずれかを取り 付け、 また、 ガスマ二ホール ド内 面の所定の位置に、 前記ライ ニングに取り 付け られたホ ッ ク と係合する雄ホ ック あるいは雌ホ ック を取 り 付け、 両ホ ッ ク を係合させる こ と によ り 、 ガスマユホール ドにライ ニングを 取 り 付ける こ と を特徴とする燃料電池のガスマ二ホール ドへ の ライ ニン グ取 り 付け方法。

3 4 . 前記ライ ニングを構成する耐リ ン酸性樹脂シー トの 外周辺部を、 ガスマ二ホール ドの周辺部の鍔部に沿つて折り 曲げ、 ガスマ二ホール ド鍔部と共にク ラ ンプで挟み込み固定 する こ と を特徴とする請求の範囲第 3 3 項記載の燃料電池の ガスマ二ホール ドへのライ ニング取 り 付け方法。

3 5 . 前記ライ ニングが、 耐リ ン酸性樹脂シ一 ト をブロー 成形によ り 箱状に成形したものである こ と を特徴とする請求 の範囲第 1 項記載の燃料電池。

3 6 . 前記ライ ニングのブロー成形時の加熱温度範囲を、 耐リ ン酸性樹脂シー トの軟化点以上、 融点以下と したこ と を 特徴とする請求の範囲第 3 5項記載の燃料電池。